2018年5月1日吉林省一次飛機(jī)人工增雨作業(yè)個例分析

崔紅,谷笑楠,李旭

摘要：吉林省位于中緯度歐亞大陸東部，每年春季受地理位置、地形結(jié)構(gòu)、西風(fēng)帶環(huán)流和天氣系統(tǒng)影響，干旱、多風(fēng)，對春耕春播和森林防火非常不利。人工增雨作為防災(zāi)減災(zāi)的有效手段，已經(jīng)得到社會的普遍關(guān)注和充分認(rèn)可，人影工作者對增雨作業(yè)潛力準(zhǔn)確地分析，及時(shí)把握作業(yè)時(shí)機(jī)，選擇適當(dāng)?shù)拇呋侄?，是科學(xué)開展增雨作業(yè)的重要條件。本文使用云降水精細(xì)化分析處理系統(tǒng)（簡稱CPAS系統(tǒng)）中的相關(guān)產(chǎn)品，以吉林省2018年5月1日一次高空槽和切變線天氣過程飛機(jī)人工增雨作業(yè)為例，對作業(yè)需求、天氣形勢、云系結(jié)構(gòu)和微物理特征、作業(yè)效果進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：增雨；CPAS模式；FY-2反演產(chǎn)品

中圖分類號： S423.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.18.083

1 需求分析

4月30日全國氣象干旱綜合檢測圖及吉林省氣象災(zāi)害預(yù)警顯示（圖1），吉林省西部有輕度旱情，部分地區(qū)有中度旱情，全省森林草原火險(xiǎn)等級均為3級。科學(xué)及時(shí)的開展人工增雨作業(yè)，是緩解旱情、降低森林火險(xiǎn)等級，改善生態(tài)環(huán)境的有力保障。

2 天氣形勢和云系特征分析

2.1 天氣形勢分析

根據(jù)EC模式500hpa位勢高度和850hpa風(fēng)場4月30日20時(shí)起報(bào)的5月1日08時(shí)預(yù)報(bào)分析（圖2），吉林省處于高空槽前偏北氣流控制之下，中東部存在氣旋，東部處于切變前部的西南急流中，有利于水汽輸送，地面對應(yīng)低壓，系統(tǒng)將逐漸東移影響吉林省。

EC模式700hpa相對濕度和EC模式850hpa水汽通量（圖3）顯示，吉林省東部相對濕度達(dá)到70%以上，水氣輸送條件比較好，有利于降水的形成。

2.2 探空云分析

2018年5月1日08時(shí)探空云分析產(chǎn)品（圖4）顯示，吉林省東南部地區(qū)上空有云系覆蓋。長春0℃層高度在2615m，-10℃層高度在3701m；臨江0℃層高度在2665m，-10℃層高度在4082m，濕層深厚；延吉0℃層高度在2615m，-10℃層高度在4082m，為多層云結(jié)構(gòu)；700hpa均以偏西風(fēng)為主。

2.3 云系特征對比分析

利用FY2衛(wèi)星反演產(chǎn)品（黑體亮溫）和MM5模式預(yù)報(bào)5月1日09云帶（圖5）進(jìn)行對比：5月1日09時(shí)～13時(shí)，實(shí)況云系呈帶狀分布在吉林省的通化、白山、延邊地區(qū)，西南至東北走向，云層較為深厚，云體比較密實(shí)。將模式預(yù)報(bào)的幾個時(shí)次的云帶和FY2衛(wèi)星云帶進(jìn)行對比，云系均為自西南向東北方向移動，云帶的移向和移速相近，模式預(yù)報(bào)云帶與實(shí)況對應(yīng)較好。因此，可以利用 MM5模式云預(yù)報(bào)對人工增雨潛力進(jìn)行分析，指導(dǎo)飛機(jī)人工增雨作業(yè)。

2.4 云垂直結(jié)構(gòu)分析

MM5模式預(yù)報(bào)5月1日09時(shí)-13時(shí)，吉林省東部地區(qū)一直有云帶維持，云層較厚，云體較密實(shí)，云頂較高，云底高度1800m，云頂高7000m，過冷水含量在0.1g/kg，主要集中在0～-20℃，過冷水層高度在2500～6000m，云中冰晶濃度為10個/L，含量較少，吉林省東南部地區(qū)典型時(shí)刻云系垂直結(jié)構(gòu)顯示（圖6），云中存在一定的過冷水，過冷水范圍較大。綜上分析，云系影響區(qū)域有一定的增雨作業(yè)潛力。

3 作業(yè)效果分析

3.1 作業(yè)概況

新舟60增雨飛機(jī)5月1日08：35從長春龍嘉機(jī)場起飛，本場溫度為11℃，起飛后爬升至4500米，0℃高度為1800米，云底高度為3200米。9：21經(jīng)雙陽、磐石、梅河進(jìn)入通化、柳河第一作業(yè)區(qū)，下降高度至3900米并開始作業(yè)，作業(yè)云層溫度-8℃，機(jī)翼出現(xiàn)結(jié)冰，空中較顛簸，冰晶離子增多。10：01進(jìn)入靖宇、撫松、白山第二作業(yè)區(qū)，保持高度3900米繼續(xù)作業(yè)，作業(yè)云層溫度-8℃，作業(yè)區(qū)內(nèi)最大云粒子濃度350個/cm3，最大液態(tài)水含量0.4g/cm3，10：40完成第二作業(yè)區(qū)作業(yè)。飛機(jī)于11：22進(jìn)入汪清、延吉、龍井第三作業(yè)區(qū)，作業(yè)高度為3900米，作業(yè)云層溫度：-11℃，作業(yè)前半段最大云粒子濃度300個/cm3，最大液態(tài)水含量0.2g/cm3；作業(yè)后半段基本處于第二層云云頂，由于飛機(jī)在山區(qū)飛行，故未下降飛行高度，催化劑從云頂向下播撒入云中，飛行至敦化作業(yè)結(jié)束后返回長春龍嘉機(jī)場（飛行軌跡見圖7）。

整個飛行過程中，影響云系為冷云，作業(yè)高度處于3900米以上，作業(yè)方式選擇垂直于高空風(fēng)水平耕云式穿飛，焰條播撒時(shí)間為09：21～12：21，用量為19支，焰彈播撒時(shí)間為09：36～11：44，用量為183枚，催化劑播撒充分。

3.2 作業(yè)效果

根據(jù)5月1日08時(shí)臨江站探空數(shù)據(jù)插值得到作業(yè)高度上（3900m）的風(fēng)向風(fēng)速為西南風(fēng)20m/s。將每段飛行軌跡作為催化線源，假設(shè)催化影響時(shí)間為三小時(shí)，計(jì)算得到作業(yè)影響區(qū)，并在垂直于系統(tǒng)移動方向影響區(qū)上下約10公里確定對比區(qū)，由于第一作業(yè)區(qū)與第二作業(yè)區(qū)在同一直線上并相鄰較近，故第二作業(yè)區(qū)的對比區(qū)選擇在第二作業(yè)區(qū)的左側(cè)，見圖8。

作業(yè)影響區(qū)和對比區(qū)降水量：

第一作業(yè)區(qū)：作業(yè)影響區(qū)面積2990.78平方公里，平均雨量 0.25毫米，總降水量74，77萬噸；對比區(qū)面積2990.78平方公里，平均雨量0.22毫米，總降水量65.94萬噸；增雨量約 8.97萬噸。

第二作業(yè)區(qū)：作業(yè)影響區(qū)面積5451.23平方公里，平均雨量0.18毫米，總降水量98.12萬噸；對比區(qū)面積5451.23平方公里，平均雨量0.15毫米，總降水量82.36萬噸；增雨量約16.35萬噸。

第三作業(yè)區(qū)：處于系統(tǒng)云系邊緣，由于作業(yè)條件不好，導(dǎo)致作業(yè)效果欠佳。

4 結(jié)語

通過對本次個例天氣形勢、云系特征、增雨潛力、作業(yè)實(shí)況、作業(yè)效果等分析，得到如下結(jié)論：本次作業(yè)過程，天氣形勢為高空槽和風(fēng)切變共同作用，低空有水汽輸送，水汽、動力條件較好；飛機(jī)作業(yè)云系處于發(fā)展階段，云層較深厚，云體較為密實(shí)，云中含有一定的過冷水，過冷水范圍較大，冰晶含量較少，增雨潛力較好；飛機(jī)作業(yè)處于系統(tǒng)云系邊緣時(shí)，作業(yè)效果欠佳。

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作者簡介：崔紅，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：人工影響天氣。